Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза (стр. 3 из 5)
| Элемент | Fi, | zi ', | zi, | xi, | zi2Fi | xi2Fi | Ixi, | Izi, |
| сечения | 10-4м2 | 10-3м | 10-3м | 10-3м | 10-6м4 | 10-6м4 | 10-6м2 | 10-6м2 |
| Верхний горизонтальный лист | 35.7 | 199 | 173,04 | 0 | 107.34 | 0 | 0.0859 | 13.12 |
| Нижний горизонтальный лист | 35.7 | -199 | -224,96 | 0 | 180.67 | 0 | 0.0859 | 13.12 |
| Левый вертикальный лист | 57.15 | 0 | -25,96 | -77,5 | 3.85 | 33.88 | 69.13 | 0.107 |
| Правый вертикальный лист | 57.15 | 0 | -25,96 | 77,5 | 3.85 | 33.88 | 69.13 | 0.107 |
| Усиливающая накладка | 25,5 | 215 | 189,04 | 0 | 91.13 | 0 | 0,048 | 6,14 |
| Сумма | 211.2 | 215 | 85,2 | 0 | 386.84 | 67.76 | 138.47 | 32.6 |
Моменты инерции при изгибе и кручении для поперечных сечений каждого элемента рамы тележки:
(2.20) 
(2.21) 
(2.22)Результаты расчётов представлены в таблице 2.6.
| Элемент рамы | Ix,10-6м4 | Iz,10-6м4 | Iк,10-6м4 | Wx,10-3м3 | Wz,10-3м3 | Wк,10-3м3 |
| К.П.Б. | 57.72 | 20.65 | 15.01 | 0.547 | 0.275 | 0.591 |
| К.Ч.Б. | 72.05 | 55.85 | 39.99 | 0.721 | 0.532 | 0.964 |
| С.Ч.Б. | 525.31 | 100.36 | 101.3 | 2.183 | 0.956 | 2.137 |
| С.П.Б | 498.8 | 242.83 | 208.2 | 2.494 | 1.619 | 3.19 |
2.3 Определение массы элементов экипажной части и составление весовой ведомости
Массы концевых поперечных балок
Mкпб=g·(bт-Bб)·Fкпб (2.23)
Mкпб=7.8·(2.1-0.21)·100.8·10-4=0.149 т
Масса средней поперечной балки, также рассчитывается по формуле
Mспб=7.8·(2.1-0.21)·211.8·10-4=0.312 т
Масса концевой части боковины
Mкчб=gс·lкчб·Fкчб (2.24)
Mкчб=7.8·0.44·12,12·10-3=0.042 т
Масса средней части боковины
Mсчб=7.8·1.012·185.7·10-4=0.146 т
Масса усиливающей накладки
Mн=gc·lн·Fн (2.25)
Mн=7.8·1.98·2.55·10-3=0.0393 т
Масса переходной части боковины
Масса боковины в целом
Mб=2·Mкчб+2·Mпчб+Mсчб+Mн (2.27)
Mб=2·0.042+2·0.0858+0.146+0.0393=0.4409 т
Рассчитанные массы отдельных балок рамы тележки, а также массы остальных элементов механической части локомотива сводим в упрощённую весовую ведомость (табл.2.7).
Таблица 2.7 Упрощённая весовая ведомость пассажирского электровоза.
| Наименование оборудования | Масса единицы оборудования ,т | Количество единиц оборудования | Масса оборудования |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Передняя поперечная балка рамы | 0.149 | 3 | 0.447 |
| Средняя поперечная балка рамы | 0.312 | 3 | 0.936 |
| Задняя поперечная балка рамы | 0.042 | 3 | 0.126 |
| Боковина рамы | 0.4409 | 6 | 2.6454 |
| Кронштейны крепления поводковых букс | 0.3086 | 3 | 0.9285 |
| Рама тележки в сборе | 1.8004 | 3 | 5.40212 |
| Колёсная пара с двумя зубчатыми колёсами и буксами | 2.57 | 6 | 15.42 |
| Тяговый двигатель | 3.4 | 6 | 20.4 |
| Подвеска тягового двигателя | 0.06 | 6 | 0.36 |
| Тяговый редуктор | 1.15 | 6 | 6.9 |
| Передаточный механизм тягового момента | 0.12 | 6 | 0.72 |
| Колёсно-моторный блок в сборе | 7.3 | 6 | 43.8 |
| Первая ступень рессорного подвешивания в сборе | 0.2 | 6 | 1.2 |
| Тормозное оборудование | 0.96 | 3 | 2.88 |
| Устройство связи с кузовом | 0.188 | 3 | 0.564 |
| Пневматический монтаж и прочие детали | 0.08 | 3 | 0.24 |
| Тележка в сборе | 18.828 | 3 | 56.484 |
| Кузов с оборудованием | 66.485 | 1 | 66.485 |
| Электровоз в целом | 122.973 | 1 | 122.973 |
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ СИСТЕМЫ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА
3.1 Определение минимально допустимой величины статического прогиба системы рессорного подвешивания и распределение его между ступенями
Минимально допустимую величину статического прогиба
принимаем по [2 стр. 25], для пассажирского электровоза при Vк=175 км/ч, 
. Принятую величину необходимо распределить между центральным и буксовым подвешиванием. По рекомендации [2 стр. 25] минимально допустимая величина статического прогиба буксового подвешивания 
, а минимально допустимая величина статического прогиба центрального подвешивания 
.3.2 Выбор конструкции центрального рессорного подвешивания
По [ 2, прил. 1] принимаем электровоз-аналог ЧС8, нагрузка на опору кузова 84 кН и
. 
(3.1)где P2 - статическая нагрузка на опору кузова проектируемого электровоза.
(3.2) 
Полученная величина статического прогиба центрального подвешивания
≥ тогда условие выполняется3.3 Проектирование и расчёт буксового рессорного подвешивания пассажирских электровозов
При опорно-рамном подвешивании тягового двигателя и тяговом приводе II класса неподрессоренная масса, приходящаяся на одну ось, состоит из массы колёсной пары и букс, массы зубчатого колеса с опорными подшипниками и части массы корпуса редуктора с шестерней:
Mн=Mкп+2·Mбукс+4/5·Mтр+2/5·Mпм (3.3)
Mн=2.5+4/5·0.9+2/5·0.05=3.24 т
Величина нагрузки на пружину
Pп=0.5·(2П-9.8·Mн) (3.4)
Pп=0.5·(201-9.8·3.24)=84.624 т
Статическая нагрузка на пружину
(3.5) 
Исходные данные для расчёта цилиндрической однорядной пружины:
- Общее число витков n=5;
- Число рабочих витков nр=3.5;
- Диаметр прутка d=40·10-3 м;
- Средний диаметр пружины D=180·10-3 м;
- Высота пружины в свободном состоянии hсв=260·10-3 м.
Коэффициент концентрации напряжений для пружины:
(3.6)Индекс пружины C=D/d=180/40=4,5.
Наибольшие касательные напряжения в пружине при действии статической нагрузки P:
(3.7) 
Коэффициент запаса статической прочности
(3.8) 
Так как 1.7<1.7178<2, то пружина достаточно прочна.
Статический прогиб пружины под нагрузкой
(3.9) 
Требование по величине прогиба 33,737 >25,6 мм выполняется.
Жёсткость пружины
(3.10) 
Максимальная (предельная) нагрузка на пружину
(3.11) 
А прогиб пружины под этой нагрузкой
(3.12) 
Прогиб пружины до полного соприкосновения витков
fсж=hсв-(nр+1)·d(3.13)
fсж=260-(3.5+1)·40=80 мм
Коэффициент запаса прогиба
(3.14) 
Так как
и Kf>1.7 то согласно рекомендациям [1], выбранные геометрические параметры пружины обеспечивают её нормальную работу в системе буксового рессорного подвешивания.